Boric acid precipitation, which recently was considered as a generic safety issue by NRC, could happen in the pressurized water reactor during the post-LOCA long-term cooling period. Chemical additives and containments debris mix together with boric acid in the sump pool, then generating new insoluble chemical products and reducing boric acid solubility. This study is to provide the experimental data base and theoretical method for the boric acid solubility in the mixture solution, and develop screening process to select key containment debris for in-depth study. Low temperature experiments for boric acid solubility in NaOH and TSP mixture solution were performed, and the physical model was proposed to predict the boric acid solubility under various temperatures and fractions of NaOH and TSP. Boric acid solubility stably and obviously increases in the mixture solution as temperature and the fractions of NaOH and TSP increase. Importance Factor (F) for the screening process is obtained in order to reflect the total effects of the dissolution, transport, chemical and physical influence of debris on precipitation. Through the screening process, aluminum, concrete, NuKon fiberglass, calcium silicate, and epoxy were selected out as key debris for further study. Dissolvability tests of concrete, calcium silicate and aluminum were performed to investigate their dissolution characteristics. The sensitivity study on pH, temperature, buffer agents and geometry for precipitation was discussed. AlOOH, $Na_3AlSi_3O_8$ and $Ca_3(PO_4)_2$ were recommended as the most possible precipitates and their solubility was investigated.
LOCA 후 장기냉각 시점에서의 붕산석출 문제는 가압 경수로 원자력 발전소에서 가장 빈번하게 제기되는 문제이다. LOCA 후 장기냉각 시점에서 다른 불순물들이나 데브리들과 반응하여 여러 종류의 화학물을 다량으로 생성하게 되어 원전 계통 내에 석출문제를 야기 시키기 때문이다. 우선 붕소석출은 말 그대로 붕산이나 붕소 자체만이 석출됨을 의미하지 않고, 붕산과 다른 화학물과 반응하여 화학물과 화학 생성물을 노심에 석출됨을 의미한다. 본 연구의 목적은 LOCA 후 장기냉각시점에서 붕소석출의 물리화학적 현상을 관찰??이해하고, 장기냉각시점에서 붕소석출에 영향을 주는 요인과 영향을 실험적으로 규명하는 데 있다. 이를 위하여 당해 연도에는, 먼저 LOCA 후 장기냉각시점에서의 온도와 압력조건을 조사하여 이를 바탕으로 저온(100℃ 이하 온도영역) 및 고온(150℃, 10기압 이하 온도압력 영역) 실험 장치를 설계 제작하였다. 이 실험 장치를 이용하여 먼저 냉각수($H_2O$, 증류수)에 살수첨가제(NaOH 또는 TSP)와 붕산($H_3BO_3$)이 존재하는 기본적인 조건에서의 붕소 용해도의 물리화학적 모델을 제시하고 이를 실험적으로 구하였으며, 최종적으로 실험 상관식이 제시되었다. LOCA 후 장기냉각 시점에서 붕소석출의 현상을 실험적으로 규명하기 위해 사고 조건에서의 온도와 압력, pH 농도에 대한 문헌조사와 붕소석출에 영향을 미칠 수 있는 화학물과 데브리에 대한 문헌조가가 이루어졌으며, 이를 바탕으로 저압 붕소석출 실험장치와 고압 붕소석출 실험장치기 설계 제작되었다.
